Due scoperte chimiche indipendenti hanno aperto una miriade di porte che in precedenza erano chiuse a sviluppatori di farmaci e ricercatori sul cancro.

Le scoperte, che ha comportato l'aggiunta di nuovi materiali a un'impalcatura chimica precedentemente instabile e la costruzione di molecole sui "pigmenti della vita", offrirà anche nuove possibilità agli ingegneri molecolari, scienziati dei materiali e informatici, e ricercatori energetici.

Pensare dentro la scatola

Nel primo caso, gli scienziati hanno risolto una sfida vecchia di decenni sviluppando nuovi strumenti per una molecola sintetica (artificiale) – il cubano – ampiamente utilizzata nell'industria farmaceutica. Le molecole cubane sono costituite da otto atomi di carbonio disposti agli angoli di un cubo perfetto. Eppure, nonostante la semplicità della forma, la chimica moderna ha, fino ad ora, ha avuto difficoltà a gestire la sua reattività unica. Decifrando come aggirare questa reattività intrinseca, la porta è ora aperta agli sviluppatori di farmaci per creare nuovi, terapie più diverse dal cubano e dai suoi derivati.

Gli scienziati erano guidati da un team della School of Chemistry del Trinity College di Dublino. La loro scoperta è stata recentemente pubblicata sulla rivista internazionale Chimica:una rivista europea , in cui compare come carta VIP e sulla copertina del giornale.

Un team di sei ricercatori sotto la supervisione del Professore di Chimica Organica al Trinity, Mathias O. Senge, scoperto come aggirare la reattività intrinseca del nucleo cubano, mentre Senior Research Fellow, dottor Bernardo, e gli altri membri del team hanno essenzialmente riempito la cassetta degli attrezzi cubana vuota, che ha permesso loro di stabilire nuove connessioni e creare importanti residui sull'impalcatura cubana.

Il professor Senge ha dichiarato:"Sfido spesso i miei studenti a pensare fuori dagli schemi, quindi sono rimasto davvero sorpreso quando hanno lanciato l'idea di pensare dentro gli schemi. Tuttavia, è l'apparente semplicità del nucleo cubano che è davvero alla base dell'impatto dell'attuale realizzazione."

"Abbiamo un blocco di costruzione strutturalmente unico che è stato trascurato dalla maggior parte dei chimici sintetici fino ad ora, proprio perché questo cubo è così difficile da lavorare. Però, da un grande rischio deriva una grande ricompensa. Sono felice del nostro successo attuale e incuriosito dalle strade che aprirà in campi che vanno dalla scoperta di nuovi farmaci alla generazione di chip per computer del 21° secolo!"

"I risultati di questo lungo termine, progetto di ricerca fondamentale avrà vantaggi significativi negli anni a venire poiché ora possiamo preparare una maggiore varietà di composti su misura. Siamo molto grati di aver ricevuto finanziamenti continui a lungo termine dalla Science Foundation Ireland per supportare questo lavoro, senza la quale non avremmo fatto questa importante scoperta".

Riconfigurare i pigmenti della vita

Un altro gruppo di scienziati, guidato anche dal professor Senge, scoperto di recente come riconfigurare le porfirine, i "pigmenti di vita", che hanno a lungo tenuto un potenziale non sfruttato come attori utili nei campi della terapia del cancro, energia solare, e scienza dei materiali.

In natura, le porfirine sono responsabili del colore verde delle foglie e del colore rosso del sangue. Tutta la loro funzionalità si basa sulla stessa struttura chimica di base:quattro anelli più piccoli collegati a un anello più grande, con una piccola cavità al centro. La maggior parte delle loro funzioni in natura (fotosintesi, trasporto di ossigeno) sorgono quando ospitano diversi "metalli ospiti" (magnesio, ferro da stiro, cobalto, nichel) al centro della molecola. Metalli diversi attivano funzioni diverse in queste "metalloporfirine".

Il gruppo di ricerca composto da cinque persone ha scoperto che sovraffollando il grande anello di porfirina, potrebbero costringerlo a capovolgersi e assumere una forma simile a una sella. È importante sottolineare che questo piccolo trucco ha permesso loro di sfruttare le proprietà speciali del nucleo precedentemente inaccessibile.

Il professor Senge e il suo team hanno lavorato a stretto contatto con il professor Stephen Connon, un esperto nel campo dell'organocatalisi nel perseguimento, e di recente hanno pubblicato il loro lavoro su importanti riviste internazionali Comunicazioni chimiche , che presenta lo studio in prima di copertina.

Il professor Senge ha dichiarato:"Flettendo il nucleo di porfirina abbiamo pensato di poter utilizzare le funzionalità precedentemente sepolte utilizzando la porfirina come catalizzatore".

"Un catalizzatore è un composto che attrae altre molecole e le converte in nuove entità e i processi catalitici sono al centro della chimica e della natura, quindi sono di rilevante interesse industriale e commerciale. La scoperta che queste metalloporfirine agiscono come efficienti catalizzatori privi di metalli apre ora nuovi orizzonti per questi pigmenti naturali. Prossimamente, speriamo di adattare le porfirine in base a requisiti specifici e utilizzare il nostro approccio di progettazione razionale per varie applicazioni in chimica, biochimica, fisica e non solo."